Soil changes and long-term ecosystem recovery from physical and chemical load – stump harvesting and sprinkling infiltration as case studies

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-610-6
Julkaisun nimi: Soil changes and long-term ecosystem recovery from physical and chemical load – stump harvesting and sprinkling infiltration as case studies
Tekijä: Kaarakka, Lilli
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
Uusiutuvien luonnonvarojen kestävän käytön tohtoriohjelma
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Kuuluu julkaisusarjaan: URN:ISSN:1795-7389
Tiivistelmä: Human-induced disturbances may change vegetation and carbon (C) and nitrogen (N) processes in the forest floor and the soil beneath it. The aim of this dissertation was to study the effects of physical and chemical disturbance on boreal forest soil and vegetation. Two contrasting soil-affecting treatments – stump harvesting and sprinkling infiltration – were studied as case studies. Sprinkling infiltration alters the chemical composition of forest soil, whereas stump harvesting results in changes especially in the physical structure of the forest soil. The effects of stump harvesting on forest soil surface disturbance, C and N pools and mineralization rates, understory vegetation, seedling growth and coarse woody debris (CWD) were studied in Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) stands located in Central and Southern Finland. The results of this study indicate that stump harvesting causes soil surface disturbance, and mixing and relocation of organic matter in the soil profile, which in turn is reflected to the soil C and N dynamics. Furthermore, stumps, coarse roots and fine coarse roots represent a significant portion of the stand CWD, belowground biomass and nutrients. The effects of sprinkling infiltration on forest soil, tree growth and understory vegetation and their respective recovery were studied in an experimental stand that had been infiltrated with surface water in order to produce artificial groundwater. Sprinkling infiltration had short-term effects on tree growth and long-term effects on soil chemical processes and understory vegetation. In conclusion, sprinkling infiltration is an environment altering treatment, which based on the findings of this study, can affect ecosystem recovery. The results of this study demonstrate that disturbances affect the function and structure of forest soil and these changes can persist on the surface of the soil in the organic layer and deeper in the mineral soil. Furthermore, this dissertation highlights the need for long-term perspectives in ecosystem management and planning.Maaperä on metsäekosysteemin rakenteen ja toiminnan perusta. Maaperän fysikaaliset, kemialliset ja biologiset prosessit säätelevät koko metsän hiilen, ravinteiden ja veden kiertoa. Ihminen on toiminnallaan merkittävästi muuttanut suomalaisten metsämaiden rakennetta ja toimintaa ja edelleen metsäekosysteemin häiriödynamiikkaa. Tässä väitöskirjassa määritettiin kahden maaperän rakenteeseen ja kemialliseen koostumukseen vaikuttavan toimenpiteen − kantojen korjuun ja tekopohjaveden muodostamisen – pitkäaikaisvaikutuksia metsämaaperän ja -kasvillisuuden rakenteeseen, toimintaan ja toipumiseen. Kantojen korjuussa maaperän pintakerros häiriintyy ja siitä poistuu hiiltä ja ravinteita korjattavien juurten ja kantojen mukana. Tekopohjaveden muodostaminen sadettamalla ravinnerikasta järvivettä harjualueille puolestaan lisää maaperään hiiltä ja ravinteita, ja käsittelyn tuloksena maaperän kemiallinen koostumus muuttuu ja metsäekosysteemi rehevöityy. Aiemmat kotimaiset tutkimukset näiden toimenpiteiden vaikutuksista on tehty korkeintaan muutamia vuosia toimenpiteiden päättymisen jälkeen eikä vaikutusten kestoa ja ekosysteemien toipumisnopeutta tunneta. Tässä työssä kantojen korjuun maaperävaikutuksia tutkittiin Keski- ja Etelä-Suomessa ja tekopohjaveden ekosysteemivaikutusten kestoa Keski-Suomessa sadetusimeytystä käyttävällä tekopohjavesilaitoksella. Tutkimuksissa tarkasteltiin metsäekosysteemin toipumista toimenpiteistä, jotka olivat päättyneet yli 10 vuotta aiemmin. Tulokset osoittavat, että kantojen korjuun ja sen jälkeen tehtävän maanmuokkauksen seurauksena kuusikoiden maaperän pintakerros häiriintyy laajalti rakenteeltaan ainakin yli 10 vuoden ajaksi. Suomalaisten havupuiden kannot ja paksujuuret ovat huomattava hiilen ja ravinteiden pitkäaikaisvarasto maaperässä, ja kantojen korjuun merkittävin ekologinen vaikutus on lahopuun ja sen hiilivaraston määrän väheneminen. Tekopohjaveden muodostaminen sadettamalla muutti maaperän happamuuden ja ravinteisuuden sekä edelleen kasvilajiston, ja muutokset kestivät pitkään imeytyksen lopettamisen jälkeen. Tekopohjavesialueilla maaperän pH oli 12−15 vuoden jälkeen sadetuksen päättymisestä edelleen huomattavasti korkeampi sadetetuilla koealoilla kuin vastaavilla kasvupaikoilla, joita ei oltu sadetettu. Lisäksi maaperän ravinteiden pitoisuudet olivat myös korkeampia sadetuksen seurauksesta. Myös aluskasvillisuuden lajien runsaussuhteet ja dynamiikka olivat edelleen muuttuneita. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että maan pintakerroksen rakenne ja maaperän toiminta häiriintyy pitkäaikaisesti molempien käsittelyjen seurauksena. Ympäristövaikutusten keston ja niistä toipumisen tunteminen on ensiarvoisen tärkeää, jotta metsäenergian korjuun päätöksentekoa ja suunnittelua ja vastaavasti tekopohjavesilaitosten toimintaa voidaan suunnitella mahdollisimman pienin ympäristöhaitoin.
URI: URN:ISBN:978-951-651-610-6
http://hdl.handle.net/10138/248391
Päiväys: 2018-11-09
Avainsanat:
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
Kaarakka_dissertation_print.pdf 16.27MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot